International workshop
“SENDAI 2022: An Update on Molecular Machines: Open Challenges and New Perspectives”

Webpage
2022.8.4 @ Tohoku U.
Organizers: David A. Sivak, Shoichi Toyabe



International workshop
Cells, energetics, and information: New perspectives on nonequilibrium systems
(online, 6-10 Jun 2022)

高校生・高専生向け 生物物理ワークショップ

2021年11月23日(火,祝日)13:30 ~16:30
会 場 オンライン(Zoomを使用予定)
主 催 日本生物物理学会
対象者 主に高校生および高専生.
参加費無料(参加申込受付:11月12日(金)17:00 まで)
グループディスカッションと交流会:定員40名(定員になり次第締め切ります)

次世代を担う高校生および高専生を主な対象としたワークショップを開催します.講演に加え,グループディスカッション,発表会,交流会からなる相互交流を含めたワークショップになります.なお講演だけの参加も可能です.また、ディスカッションの参加者には受講証(電子ファイル)を発行いたします.

プログラム
1. 講演3件
– 西口大貴(東京大学 理学系研究科 物理学専攻 助教)微生物の泳ぎと群れの運動を物理学者と一緒に眺めてみよう!
– 柳澤実穂(東京大学 総合文化研究科 先進科学研究機構 准教授) 細胞の形とその力学:真似して造って理解する
– 白井剛(長浜バイオ大学 フロンティアバイオサイエンス学科 教授)「物理の力」で病気と闘う?
2. グループディスカッション(講演中に出される「お題」に関して,グループに分かれて議論.)
3. ディスカッションの内容をグループことに発表.
4. 交流会(質問コーナー)

世話人:鳥谷部祥一(東北大),柴田譲(東北大),羽鳥晋由(山形大),最上譲二(東北大),元池育子(東北大)

応物セミナー

日時:2020年 11月19日(木)15:30~17:00(オンライン)
講師:飯野亮太教授(自然科学研究機構 分子科学研究所)
タイトル:「生体分子モーターを観る、壊す、創る」

要旨
自然が進化の過程で生み出した分子機械である生体分子モーターは、正確な一方向運動、高速運動、高効率エネルギー変換や可逆的変換など、人工の分子機械よりも優れた性能を発揮します。我々のグループでは、顕微鏡1分子計測で生体分子モーターの動きや構造変化を「観る」、生体分子モーターの構成部品をあえて一部削ったり他の部品と交換する(「壊す」)、網羅的な変異導入やロボット自動化スクリーニングで天然にない生体分子モーターを「創る」、といった取り組みで、その作動原理と設計原理を明らかにする研究を推進しています。
近年のクライオ電子顕微鏡単粒子解析の発展により、様々な生体分子モーター(分子機械)の構造情報が原子レベルで明らかになりつつあります。しかしながら我々は、構造情報のみでは仕組みの理解には不十分、1分子計測で得られるダイナミクスの情報と統合して初めて理解できる、と考えています。また、天然に存在しない生体分子モーターを創れて初めて、仕組みを完全に理解できたと言えると考えています。本講演では、上記の「観る、壊す、創る」のアプローチで明らかになった生体分子モーターの仕組みについてご紹介します。

第5回 仙台発動分子科学セミナー(Closed seminar)

日時:2020年9月30日(水)14:30 –

講師:景山 義之 先生(北海道大学理学研究院)
タイトル: 分子マシンの化学的理解と、マクロな自律運動との狭間

Workshop on Physics of Soft, Active and Living Matter

Webpage
7 Jan. 2020
Keyaki Auditorium, Chiba University


第4回 仙台発動分子科学セミナー

日時:2019年12月12日(木)13:30 –
場所:東北大学青葉山キャンパス
電気情報システム応物系 1号館 2階 中会議室

講師:曽和 義幸 先生(法政大学生命科学部)
タイトル:細菌べん毛がもつ発動分子素子の動きをみる


第3回 仙台発動分子科学セミナー

日時:2019年6月26日(水)15:30 –
場所:東北大学青葉山キャンパス
電気情報システム応物系 1号館 2階 中会議室

講師:小谷野 由紀 先生(東北大学理学研究科物理学専攻 物性理論グループ)
タイトル:活性タンパク質集団による生体内の拡散促進・凝集現象


第2回 仙台発動分子科学セミナー

日時:2018年12月26日(水)13:30 –
場所:東北大学青葉山キャンパス
電気情報システム応物系 1号館 2階 中会議室

講師:泉田 勇輝 先生(名古屋大学大学院情報科学研究科)
タイトル:低温度差スターリングエンジンの非線形力学解析

要旨:
低温度差スターリングエンジンは我々の身の回りの低温度の熱源間のわずかな温度差を利用して動くエンジンであり[1], 実用上も基礎物理学の観点からも非常に興味深い熱エネルギー技術である. 本セミナーでは低温度差スターリングエンジンの回転運動が温度差によってどのように維持され, また失われるのか, そのメカニズムを非線形ダイナミクスの観点から考察した研究[2]について紹介する. 本研究では, 機械力学・熱力学・非線形ダイナミクスのアイデアを組み合わせ, エンジンを「温度差に駆動された非線形振り子」としてモデリングした. 得られた運動方程式は, 回転運動を表すリミットサイクルと静止状態を表す固定点を安定解としてもつ. 温度差を分岐パラメータとしたとき, リミットサイクルは分岐点でホモクリニック分岐によって消失することを示す. これが, 温度差が小さくなりすぎるとエンジンの回転運動が失われるメカニズムであると考えられる. 時間が許せば, モデルの拡張や実験的検証の可能性などについても議論したい.
[1] J. R. Senft, An Introduction to Low Temperature Differential Stirling Engines, 4th ed. (Moriya Press, Wisconsin, 2000).
[2] Y. Izumida, EPL 121, 50004 (2018).


International workshop
“An Update on Molecular Motors: Open Challenges and New Perspectives”

Webpage
2018.10.20-21 @ Tohoku U.
Organizers: Stefano Bo, Chun-Biu Li, Shoichi Toyabe, Hiroyuki Noji


細胞を創る」研究会 11.0

Webpage
2018年10月18日 – 19日 @ 東北大学サイエンスキャンパスホール


第1回 仙台発動分子科学セミナー

日時:10月17日(水)14:30 – 16:00
場所:東北大学青葉山キャンパス
電気情報システム応物系 1号館 2階 中会議室

講師:前多 裕介 先生(九州大学理学研究院物理学部門)
タイトル:To go or not to go: 波打つアクトミオシンゲルと細胞内配置の二相性
要旨:
 細胞は自律的に変形し、動く。力学的な視点で細胞を眺めてみると、3つの特徴が浮かび上がる。まず、細胞質には細胞骨格やオルガネラがあり、バネのような弾性を示す。さらに、分子モーターやクロスリンカーを介した骨格構造の再編成からドロドロとした蜂蜜のような粘性が生まれ、弾性と粘性が共存する流体(粘弾性流体)となる。そして、この流体は脂質膜の微小区画に内包されている。すると細胞は「小さな区画に囲まれた粘弾性流体」というモデルに帰着する。これらの要件を満たす人工細胞を創出することから、細胞機能と分子を結ぶ物理的原理を明らかにできると期待できる。本セミナーでは、分子モーターと細胞骨格を内包する人工細胞の対称性と力学に関する研究を紹介する。

アクチンとミオシンモーターを含むXenopus egg 抽出液を油中液滴に封入し、細胞サイズの区画を設けた人工細胞モデルを構築した。観察開始から数分後、アクトミオシンネットワークの収縮によって細胞小器官が凝集したクラスターが形成される。このクラスターが位置する場所は、人工細胞の中心点もしくは境界近傍かの二相に分かれていた。アクチン骨格の動態を蛍光顕微鏡で観察したところ、境界から中心に向かってリング状のアクチンゲルの収縮が起こり、クラスターを中心に移動させる内向きの力が発生していた。一方で、境界のアクチンコルテックスと内部のクラスターの間がアクチン繊維で結ばれることで、クラスターを境界に運ぶ外向きの力が出現する。とりわけ、細胞内空間のサイズと細胞骨格の特徴的サイズの比が外向きの力の発生を誘起する転移現象に重要であり、2つの収縮作用の競合が対称性を破るメカニズムであることを明らかにした。

細胞の核の配置は中心体によって決定されるが、中心体を持たない細胞(マウスの受精卵等)ではアクチンとミオシンが核の配置を中心に定める役割を担うことが知られている。本研究で得た知見は、細胞内の幾何学対称性を決定する力学機構の理解に寄与することが期待される。本研究は、京都大学白眉センター 宮﨑牧人准教授のグループとの共同研究である。